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电抗器铁心硅钢片涡流场有限元分析

作　者: 张建良
导　师: 王泽忠
学　校: 华北电力大学（北京）
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 电抗器边缘效应涡流损耗有限元铁耗
分类号: TM47
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 342次
引　用: 3次
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内容摘要

由于电抗器两段铁心之间存在气隙,在气隙周边位置的磁场存在边缘效应。根据电磁场原理,气隙的边缘效应会使铁心叠片局部涡流增大,从而导致叠片局部温度升高。根据电抗器铁心叠片的特点,建立了单片硅钢片工频线性涡流场有限元分析模型,并进行了叠片涡流损耗的计算。在分析涡流场的过程中,提出了柱面坐标系下的周期性边界条件。利用相似原理解决了由于硅钢片厚度较小超出了ANSYS软件所能计算的绝对尺寸的范围的问题。在分析电抗器铁心涡流损耗的基础上,得出了硅钢片上的铁耗分布。本文工作为进一步研究电抗器铁心硅钢片上的温度分布提供了基础。

全文目录

中文摘要  4
英文摘要  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 电抗器涡流损耗问题的提出  7-8
  1.2 电磁场数值计算概述  8-11
    1.2.1 电磁场数值计算方法的发展概况  8-9
    1.2.2 三维涡流场研究现状  9-11
  1.3 本文研究的主要内容  11-12
第二章三维涡流场数学模型的建立  12-16
  2.1 有限元模型的建立  12
  2.2 建立三维涡流场数学模型  12-15
    2.2.1 引言  12-13
    2.2.2 电磁场基本方程  13
    2.2.3 涡流场方程的建立  13-15
    2.2.4 电抗器铁心涡流场的边值问题  15
  2.3 本章小结  15-16
第三章磁矢量位法与棱边单元法的比较  16-32
  3.1 ANSYS 软件介绍  16-17
    3.1.1 建模  16
    3.1.2 加载和求解  16-17
    3.1.3 察看结果  17
    3.1.4 ANSYS 的命令  17
  3.2 两种有限元方法介绍  17-18
    3.2.1 磁矢量位分析方法  17-18
    3.2.2 棱边单元法  18
    3.2.3 棱边单元法与磁矢量位法的比较  18
  3.3 两种有限元方法的实例比较  18-31
    3.3.1 两种有限元方法与二维轴对称场的实例比较  18-24
    3.3.2 磁矢量位法与棱边单元法的实例比较  24-31
      3.3.2.1 实例一：含有较厚铁磁材料模型分析  24-25
      3.3.2.2 实例二：含有较薄铁磁材料模型分析  25-31
  3.4 本章小结  31-32
第四章电抗器铁心涡流场的分析计算  32-49
  4.1 柱面坐标系下周期性边界条件正确性的验证  32-34
    4.1.1 三维周期性边界条件的施加方法  32
    4.1.2 柱面坐标系下周期性边界条件的正确性验证  32-34
  4.2 电抗器铁心涡流场分析  34-48
    4.2.1 模型为 18 片硅钢片时的涡流分析  35-37
     4.2.2 模型为 50 片硅钢片时的涡流分析  37-39
    4.2.3 模型为 100 片硅钢片时的涡流损耗分析  39-41
    4.2.4 模型为 200 片硅钢片时的涡流场分析  41-43
    4.2.5 相似原理  43-46
      4.2.5.1 模型尺寸放大后参数分析  43-46
      4.2.5.2 原始模型下参数分析  46
    4.2.6 模型为 250 片硅钢片时的涡流场分析  46-48
  4.3 本章小结  48-49
第五章电抗器铁心硅钢片铁耗的分析计算  49-59
  5.1 300 片模型涡流场分析  49-50
    5.1.1 建模与计算  49-50
    5.1.2 单元涡流损耗计算  50
  5.2 计算每个单元的磁滞损耗  50-56
    5.2.1 单位质量铁心的磁滞损耗分析  51-55
      5.2.1.1 单位质量铁心的涡流损耗  51-54
      5.2.1.2 单位质量铁心的磁滞损耗  54-55
    5.2.2 铁心有限元单元的磁滞损耗分析  55-56
  5.3 电抗器铁心硅钢片单元的铁耗分析  56-58
  5.4 本章小结  58-59
第六章结论  59-60
参考文献  60-63
致谢  63-64
在学期间发表论文和参加科研情况  64

电抗器铁心硅钢片涡流场有限元分析

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